机械设计说明书—2K-H型行星减速箱设计.doc

南昌航空大学科技学院学士学位论文1、前言1.1 选题的依据及意义行星齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点；这些已被我国越来越多的机械工程技术人员所了解和重视由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理地采用了内啮合，才使得其具有了上述的许多独特的优点行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上它可以用作减速、增速和变速传动，运动的合成和分解，以及其特殊的应用中；这些功用对于现代机械传动发展有着重要意义因此，行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用1.2 国内外研究概况及发展趋势 世界上一些工业发达国家，如日本、德国、英国、美国和俄罗斯等，对行星齿轮传动的应用、生产和研究都十分重视，在结构优化、传动性能、传递功率、转矩和速度等方面均处于领先地位；并出现了一些新型的行星传动技术，如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代机械传动设备中获得了成功的应用。

行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用然而，自二十世纪60年代以来，我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果近20年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达的国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极地吸收和消化，与时俱进、开拓创新地努力奋进，使得我国的行星传动技术有了迅速发展目前，我国已有许多的机械设计人员开始研究分析和应用上述的新型行星齿轮传动技术，并期待着能有更大的突破据有关资料介绍，人们认为目前行星齿轮传动技术的发展方向如下：（1） 标准化、多品种 目前世界上已有50多个渐开线行星齿轮传动系列设计，而且还演化出多种形式的行星减速器、差速器和行星变速器等多种产品2）硬齿面、高精度 行星传动机构中的齿轮广泛采用渗碳和淡化化学热处理齿轮制造精度一般均在6级以上 （3）高转速、大功率 行星齿轮传动机构在高速传动中，如在高速汽轮传动中已获得广泛的应用，其传动功率也越来越大4）大规格、大转矩，在中低速、重载传动中，传动大转矩的大规格的行星齿轮传动已有了较大的发展 。

减速器的代号包括：型号、级别、联接型式、规格代号、规格、传动比、装配型式、标准号其标记符号如下：N－NGW（N－内啮合、G－公用齿轮、W－外啮合）型；A－单级行星齿轮减速器，B－两级行星齿轮减速器，C－三级行星齿轮减速器；Z－定轴圆柱齿轮，S－螺旋锥齿轮，D－底座联接，F－法兰联接，L－立式行星减速器2、常规设计计算2.1 已知条件毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：给定传动比i=4.64,作用于太阳轮上扭矩M=1140N.M设计太阳轮及行星轮材料均采用20CrMnTi,表面淬火硬度HRC=45-56,齿寛b=52mm,模数m=5,行星轮数c=3要求：1、设计一行星减速箱，结构合理、紧凑; 2、输出轴的工艺流程设计； 3、要求画出总装图及部分主要零件图纸2.2设计计算2.2.1 选取行星轮传动的传动类型和传动简图根据上述设计要求：给定传动比、结构合理、紧凑据各行星轮传动类型的传动比和工作特点可知2K-H型结构紧凑，传动比符合给定要求其传动简图如图2-1所示图中太阳轮a输入，行星架x输出，内齿圈b固定图2-1行星传动的传动简图2.2.2 行星轮传动的配齿计算在确定行星轮传动的各轮齿数时，除了满足给定的传动比外，还应满足与其装配有关的条件，即同心条件、邻接条件和安装条件。

此外，还应考虑到与其承载能力有关的其他条件在给定传动比的情况下，行星轮传动的各轮齿数的确定方法有两种：（一）、计算法；（二）、查表法下面采用计算法来确定各轮齿数：由公式3-28得=-1=4.46-1=3.46（见参考文献[2]）（一般取3—8，在满足的条件下为减小行星传动的径向尺寸中心轮a和行星轮c的尺寸应尽可能地小由公式3-29（见参考文献[2]）得取=17则=3.64X17=61.88，圆整后取=61根据同心条件可以求得行星轮的齿数： 由公式3-30（见参考文献[2]）得=22.44，圆整后取所以，行星轮传动的各轮齿数分别为17，61，222.2.3初步计算齿轮的主要参数标准直齿圆柱齿轮的基本参数有五个：齿数，模数，压力角，齿顶高系数和顶隙系数，在确定上述基本参数后，齿轮的齿形及几何尺寸就完全确定了已知：齿轮的几何尺寸计算如下：（见参考文献[2]）分度圆直径： 齿顶高：外啮合副内啮合副 齿根高：全齿高： 轮 轮 轮 齿顶圆直径： 轮 轮 轮 齿根圆直径： 轮 轮 轮基圆直径： 轮 轮 轮中心距：副 副 齿顶圆压力角：a 轮 b轮 c轮 2.2.4装配条件的验算在确定行星齿轮传动的各轮齿数时，除了满足给定的传动比外，还应满足与其装配有关的条件，即同心条件、邻接条件和安装条件。

此外，还要考虑到与其承载能力有关的其他条件1）邻接条件 由多个行星轮均匀对称地布置在太阳轮和内齿轮之间的行星传动设计中必须保证相邻两个行星轮齿顶之间不得相互碰撞，这个约束称之为邻接条件按公式（3-7）（见参考文献[2]）验算其邻接条件，即式中 np— 行星轮个数； aac— a-c啮合副的中心距； dac— 行星轮的齿顶圆直径已知代入上式可得即满足邻接条件2）同心条件 对于2K-H型行星传动，三个基本构件的旋转轴线必须重合于主轴线，即由中心轮和行星轮组成的所有啮合副实际中心距必须相等，称之为同心条件按公式（3-8a）（见参考文献[2]）验算同心条件，即已知即满足同心条件3）安装条件 在行星传动中，几个行星轮能均匀装入并保证中心论正确啮合应具备的齿数关系和切齿要求，称之为装配条件按公式（3-20）（见参考文献[2]）验算安装条件，即（整数）已知即满足安装条件2.2.5传动效率的计算按照表5-1（见参考文献[2]）或5-2（见参考文献[2]）中所对应的效率计算公式计算：按公式(5-36) （见参考文献[2]）计算如下：对于啮合副（a-c）:齿顶圆压力角： 对于啮合副（c-b）:齿顶压力角： 根据公式（5-37）（见参考文献[2]） 得 取(行星齿轮传动中大都采用滚动轴承，摩擦损失很小故可忽略)可见，该行星传动的传动效率较高，可满足短期间断工作方式的使用要求。

行星齿轮传动功率分流的理想受力状态由于受不可避免的制造和安装误差，零件变形及温度等因素的影响，实际上是很难达到的若用最大载荷Fbtamax与平均载荷Fbta之比值Kp来表示载荷不均匀系数，即Kp=Fbtamax/FbtaKp值在的范围内变化，为了减小载荷不均匀系数，便产生了所谓的均载机构均载机构的合理设计，对能否充分发挥行星传动的优越性有这极其重要的意义 均载机构分为基本构件浮动的均载机构、采用弹性元件的均载机构和杠杆联动式均载机构在选用行星齿轮传动的均载机构时，根据该机构的功用和工作情况，应对其提出如下几点要求1） 均载机构在结构上应组成静定系统，能较好的补偿制造和装配误差及零件的变形，且使载荷分布不均匀系数K值最小2） 均载机构的补偿动作要可靠、均载效果要好为此，应使均载构件上所受的力较大，因此，作用力大才能使其动作灵敏、准确3） 在均载过程中，均载构件应能以较小的自动调整位移量补偿行星齿轮传动存在的制造误差4） 均载机构应制造容易，结构简单、紧凑、布置方便，不得影响到行星齿轮传动的传动性能5） 均载机构本身的摩擦损失应尽量小，效率要高6） 均载机构应具有一定的缓冲和减振性能，至少不应增加行星齿轮传动的振动和噪声。

在本设计中采用了中心轮浮动的结构太阳轮通过双齿或单齿式联轴器与高速轴相联实现浮动（如图 2-2 所示），前者既能使行星轮间载荷分布均衡，又能使啮合齿面沿齿寛方向的载荷分布得到改善；而后者在使行星轮间载荷均衡过程，只能使太阳轮轴线偏斜，从而使载荷沿齿寛方向分布不均匀，降低了传动承载能力这种浮动方法，因为太阳轮重量小，浮动灵敏，结构简单，易于制造，便于安装，应用广泛根据2K-H（A）型行星传动的工作特点、传递扭矩的大小和转速的高低等情况对其进行具体的结构设计首先应该确定太阳轮a的结构，因为它的直径d较小，所以轮a应该采用轴齿轮的结构因为在该设计中采用了中心论浮动的结构因此它的轴与浮动齿轮联轴器的外齿半联轴套Ⅱ制成一体或连接(如图2-3)且按该行星传动的扭矩初步估算输入轴的直径da，同时进行轴的结构设计为了便于轴上零件的拆装，通常将轴制成阶梯形总之在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工制造(详见结构设计计算) a） b）图2-2齿轮联轴器内齿轮做成环形齿圈，在该设计中内齿轮是用键在圆周方向上实现固定的。

行星轮通过两个轴承来支撑，由于轴承的安装误差和轴的变形等而引起的行星轮偏斜，则选用具有自动调心性能的球面滚子轴承是较为有效的但是只有在使用一个浮动基本构件的行星轮传动中，行星轮才能选用上述自动调心轴承作为支撑行星轮心轴的轴向定位是通过螺钉固定在输出轴上实现的行星架的结构选用了刚性比较好的双侧板整体式结构，与输出轴法兰联接，为保证行星架与输出轴的同轴度，行星架时应与输出轴配做，并且用两个对称布置得销定位行星架靠近输入轴的一端采用一个向心球轴承支撑在箱体上转臂上各行星轮轴孔与转臂轴线的中心距极限偏差fa可按公式（9-1）（见参考文献[2]）计算现已知啮合中心距a=97.5mm，则取图 2-3太阳轮各行星轮轴孔的孔距相对偏差的1/2,即在对所设计的行星齿轮传动进行了其啮合参数和几何尺寸计算，验算其转配条件，且进行了结构设计之后，绘制该行星齿轮的传动结构图（即装配图），如下图2-4图2-4行星减速箱结构图2.2.6减速器的润滑和密封（1）齿轮采用油池润滑，常温条件下润滑油的粘度按表7-2-81选用（见参考文献[11]）2）轴承采用飞溅润滑，但每当拆洗重装时，应注入适量的（约占轴承空间体积1/3）钙钠基润滑脂。

3）减速器的密封，减速器的剖分面，陷入式端盖四周和视孔盖等处应涂以密封胶2.2.7 齿轮强度验算2.2.7.1校核其齿面接触强度（1）确定使用系数KA 查表6-7（见参考文献[2]）得KA=1.1(工作机中。